Введение 3
Определения, обозначения и сокращения 4
1. Паническое поведение масс людей как объект математического
исследования 7
1.1. Механизм формирования паникующей толпы с социально-психологической точки зрения 7
1.2. Обзор существующих математических методов и алгоритмов
моделирования поведения паникующей толпы 9
2. Методика решения задач массового поведения людей в условиях
чрезвычайных ситуаций с помощью подходов математического моделирования 16
2.1. Формирование требований для выявления эффективно математической
модели поведения толпы в экстремальной ситуации 16
2.2. Сравнительный анализ методов моделирования паникующей толпы 19
3. Опытно-экспериментальное исследование поведения масс людей в
условиях чрезвычайных ситуаций 21
3.1. Проектирование и описание функционала программы визуализации
поведения масс людей в чрезвычайной ситуации с помощью мультиагентного подхода 21
3.2. Программная реализация и анализ работы программы визуализации
поведения масс людей в чрезвычайных ситуациях 28
Заключение 35
Список использованных источников 37
Приложение А 40
Приложение Б 45
Изучение массового поведения людей имеет жизненно важное значение в условиях чрезвычайных происшествий, т.к. практика показывает, что в большинстве случаев главной опасностью для людей является не только стихийное бедствие, но и они сами. История знает ситуации, когда только слух о том, что в здании произошел пожар, приводил к жертвам, потому что справиться с коллективной паникой задача не из легких.
На сегодняшний день этим вопросом занимаются ученые по всему миру - как с точки зрения психологии и социологии, так и с математичкой точки зрения. Возможность предугадать поведение толпы путём математических расчётов дает возможность решать такие задачи как:
• Проектирование помещений с наиболее оптимальной пропускной способностью потока;
• Выявление узких проходов движения и мест высокой плотности толпы;
• Симуляция проведения общественных мероприятий с исходом чрезвычайной ситуации.
Альтернативными направлениями являются:
• Виртуальная реальность, выраженная в современных компьютерных играх;
• Учебные симуляторы, полигоны прогнозирования чрезвычайных ситуаций.
Проблемой данной работы является возможность прогнозирования чрезвычайных ситуаций, используя, помимо моделирования прочих процессов, моделирование таких явлений поведения масс людей, как паника, давка, циркулярная реакция, турбулентность и др., усиливая наглядность процесса моделирования визуализацией.
Целью будет являться изучение способов математического моделирования стихийно-массового поведения людей в условиях чрезвычайной ситуации и последующая его визуализация с помощью программных средств.
Объектом данной исследовательской работы является массовое поведение людей в условиях чрезвычайного положения.
Предмет исследования - возможность визуализации поведения масс людей, находящихся в опасности.
Для достижения целей дипломного проекта необходимо выполнить следующие задачи:
1. Изучить литературу о стихийно-массовом поведение толпы с точки зрения чрезвычайной ситуации;
2. Рассмотреть существующие методы математической симуляции поведения масс людей в экстремальных ситуациях с точки зрения схожести с поведением реальных толп;
3. Провести сравнительный анализ существующих методов моделирования поведения паникующей толпы;
4. Спроектировать программу визуализации массового поведения людей в чрезвычайной ситуации;
5. Разработать и проанализировать программу визуализации массового поведения людей в чрезвычайной ситуации;
6. Составить рекомендации для последующего использования и усложнения программы.
Результатом научного и практического исследования будет являться программа визуализации поведения масс людей в условиях чрезвычайной ситуации.
Основными источниками для проведения исследования являются научные статьи различных ученых, которые в разное время занимались изучением моделирования паникующих толп на основе способов математического моделирования или опыта своих предшественников. Так же были использованы книги, посвящённые стихийно-массовому поведению.
В ходе теоретического и практического исследования данной работы были выполнены следующие задачи:
1. Изучена литература о стихийно-массовом поведение толпы с точки зрения чрезвычайной ситуации;
2. Произведен обзор существующих методов математической симуляции поведения масс людей в экстремальных ситуациях с точки зрения схожести с поведением реальных толп;
3. Проведен сравнительный анализ существующих методов моделирования поведения паникующей толпы;
4. Спроектирована программа визуализации массового поведения людей в чрезвычайной ситуации;
5. Разработана программа визуализации массового поведения людей в чрезвычайной ситуации;
6. Составлены рекомендации и инструкция для последующего использования и усложнения программы.
В результате теоретического исследования были сделаны следующие выводы:
1. Наиболее эффективным методом моделирования поведения толпы среди простых, не гибридных методов является мультиагентный метод.
2. Мультиагентный метод подходит для реализации основных свойств толпы: её гетерогенности и высокой плотности, а также турбулентности и притяжения толпы, что характерны для чрезвычайных ситуаций.
3. Выбранный способ моделирования наиболее гибок к изменениям, в будущем его можно улучшить с помощью его гибридизации с одним из других методов или с помощью расширения правил поведения агента.
Результатом практического исследования является программа визуализации, с помощью которой можно будет наглядно рассмотреть такие эффекты паникующей толпы, как давка, паника, заторы и др.
Таким образом, можно сказать, что основная цель выпускной квалификационной работы - визуализация поведения масс людей в чрезвычайной ситуации, - была успешно выполнена.
В дальнейшем данную работу и разработанную программу можно использовать при проектирование виртуального полигона для прогнозирования развития чрезвычайных ситуаций, так как вкупе с моделями распространения лесных пожаров и разрушений от наводнений данная модель может служить наглядным примером того, каким образом люди могут спасаться и к каким последствиям это может привести.
